تعد القدرة على استخدام الأحبار الحيوية المختلفة أمرا بالغ الأهمية للتطوير الناجح للهياكل المطبوعة بيولوجيا ، وتسهل هذه التقنية استخدام المواد التي لا تتوافق بشكل عام مع تقنيات الطباعة التقليدية. يمنع الوسط المعلق انهيار الأحبار الحيوية منخفضة اللزوجة عند ترسبها ، ويسمح بدمج الأحبار الحيوية المختلفة داخل بنية واحدة لإنشاء اختلافات إقليمية في الخواص الكيميائية والميكانيكية التي تشبه إلى حد كبير الأنسجة الأصلية. وسيقوم بتوضيح الإجراء الدكتور توم روبرتسون ، زميل باحث من جامعة برمنغهام ، والدكتورة جيسيكا سينيور ، زميلة أبحاث من جامعة هيدرسفيلد.
للبدء ، قم بتشغيل مقياس الريومتر وأدخل هندسة مسننة 40 ملم ، مما يسمح لها بالوقوف لمدة 30 دقيقة. صفر ارتفاع الفجوة لمقياس ريومتر باستخدام وظيفة ارتفاع الفجوة الصفرية. أضف ما يقرب من مليلتر من العينة على اللوحة السفلية وقم بخفض الشكل الهندسي العلوي لإنشاء ارتفاع فجوة يبلغ ملليمترا واحدا.
قم بقص العينة عن طريق إزالة المواد الزائدة المطرودة من بين الألواح باستخدام حافة مسطحة غير كاشطة لسحب السوائل الزائدة بعيدا عن الفجوة ، وامتصاصها بالمناديل الورقية. لتحديد قابلية حقن الحبر الحيوي ، قم بإجراء ملفات تعريف اللزوجة عن طريق تحديد اختبار Viscometry من خيارات المستخدم. أدخل المعلمات لاختبار منحدر يتم التحكم فيه بمعدل القص عند 0.1 إلى 500 في الثانية مع وقت منحدر مدته دقيقة واحدة.
قم بتحميل عينة جديدة وكرر العملية لضمان قابلية التكاثر. لتحديد خصائص التبلور للحبر الحيوي ، تم إجراء اختبارات تشوه صغيرة عن طريق اختيار اختبار التذبذب من خيارات المستخدم. معلمات الإدخال في اختبار تردد واحد تحت ضغط ثابت ، مثل تردد هيرتز واحد ، إجهاد 0.5٪ على مدار ساعة واحدة أثناء هلام الحبر.
كرر اختبار منحدر اللزوجة على عينات جديدة تحت التحكم في الضغط باستخدام الضغوط العلوية والسفلية المحددة من اختبار المنحدر المتحكم فيه بمعدل القص في الخطوة كما هو موضح سابقا. لإجراء قياسات السعة والتردد في الموقع على العينات المتبلورة ، حدد اختبار تذبذب من خيارات المستخدم. بعد تحديد مسح السعة ، أدخل المعلمات لاختبار اكتساح السعة الذي يتم التحكم فيه بالإجهاد عند 0.01 إلى 500٪ بتردد ثابت واحد هرتز.
بعد الانتهاء من الاختبار ، قم بتحليل الأطياف لتحديد المنطقة اللزجة الخطية المرنة. قم بتحميل عينة جديدة على مقياس الريومتر واتركها هلامية. ثم حدد اختبار تذبذبي من خيارات المستخدم.
حدد اختبار التردد ومعلمات تردد الإدخال بين 0.01 و 10 هرتز وسلالة داخل المنطقة اللزجة المرنة الخطية للأطياف المحددة من بيانات اكتساح السعة التي تم الحصول عليها سابقا. لتشغيل برنامج CAD ولبدء إنشاء نموذج CAD ، حدد خيار الأدوات ، ثم انقر فوق المواد في برنامج CAD لتحديد معلمات الطباعة للحبر الحيوي المختار. أدخل قطر الفتيل المقدر في علامة تبويب السمك لتحديد سمك z لكل طبقة.
لتصميم طبقة الهيكل تلو الأخرى ، استخدم علامات تبويب الطبقة في البرنامج ، وقم بتجميع الطبقات باستخدام علامة تبويب المجموعة ، وقم بتعيين كل طبقة إلى مستوى على المستوى z باستخدام علامة التبويب المستوى. قم بإنشاء بنية شبكية عن طريق إنشاء طبقة واحدة مع خيوط على طول المحور السيني وطبقة ثانية على طول المحور ص وتعيين كلاهما إلى مستوى منفصل. ضمن علامة التبويب المجموعة ، حدد ارتفاع البناء عن طريق تحديد عدد الوحدات المتكررة في الهيكل.
ثم انقر فوق أداة إنشاء لإنشاء رمز G للتصميم وعرض عرض 3D للهيكل. في الطابعة الحيوية ، قم بقسمة الحبر الحيوي في خرطوشة الطباعة ، وقم بتثبيته في رأس الطباعة أعلى الصمام الدقيق. ثم انقر فوق وظيفة قياس طول الإبرة لمعايرة رأس الطباعة.
بعد ذلك ، قم بتوصيل رأس الطباعة المجمع بنظام الضغط الهوائي ، وقم بتحميل وعاء الثقافة على منصة الطباعة. بمجرد تحديد الضغط المناسب ، افتح رمز G الذي تم إنشاؤه مسبقا ، وانقر فوق تشغيل لبدء عملية الطباعة. بمجرد اكتمال طباعة الشريان السباتي ، استخدم حقنة وإبرة لحقن ملليلتر من 200 مليمول كلوريد الكالسيوم ثنائي هيدرات حول البناء.
بعد ثلاث ساعات على الأقل ، قم بإزالة سرير دعم هلام السوائل من حول الهيكل واغسله برفق في برنامج تلفزيوني. ثم قم بإزالة البنية من حمام الدعم باستخدام ملعقة. لوحظ تصميم دقة طباعة شبكات الجينات والكولاجين كدالة لقطر الفتيل عن طريق البثق عند 30 و 60 و 120 كيلو باسكال وأظهرت النتائج أن الدقة كانت قابلة للضبط مباشرة مع التغيرات في ضغط البثق.
لتحقيق تدرج في الخواص الميكانيكية مماثلة لتلك الموجودة في الجلد ، تم استخدام نسب مختلفة من البكتين والكولاجين في طبقات الجلد وتحت الجلد ، مما أدى إلى بنية بدون أي علامة على التفريغ. لوحظ مستوى عال من صلاحية الخلية في جميع أنحاء الهيكل بعد 14 يوما من الاستزراع تصلب خلالها المواد ، مما يشير إلى إعادة تشكيل المادة. بالنسبة للريولوجيا ، من المهم أن يتم تحميل العينة بشكل صحيح لضمان البيانات القابلة للتكرار ، وبالنسبة للطباعة الحيوية ، من المهم أن يكون الهيكل مرتبطا بالكامل قبل إزالته من السرير الداعم.
يساعد استزراع تركيبات الأنسجة واسعة النطاق لفترات طويلة على استكشاف استجابة الخلايا المضمنة للمنبهات الفيزيائية والكيميائية.
